Perhitungan baru mendukung dan memperluas hipotesis planet

Fisikawan surya di seluruh dunia telah lama mencari penjelasan yang memuaskan untuk banyak siklus, fluktuasi aktivitas matahari yang tumpang tindih. Selain “siklus Schwabe” yang paling terkenal, yaitu sekitar 11 tahun, matahari juga menunjukkan fluktuasi yang lebih lama, mulai dari ratusan hingga ribuan tahun. Ini diikuti, misalnya, oleh “siklus Gleissberg” (sekitar 85 tahun), “siklus Süss-de-Vries” (sekitar 200 tahun) dan siklus kuasi dari “peristiwa Bond” (sekitar Discoverer Tidak terbantahkan bahwa medan magnet matahari mengendalikan fluktuasi aktivitas ini.

Penjelasan dan model di kalangan spesialis terkadang sangat berbeda tentang mengapa medan magnet berubah sama sekali. Apakah matahari dikendalikan dari luar ataukah penyebab banyaknya siklus dalam kekhasan khusus dinamo surya itu sendiri? Peneliti HZDR Frank Stefani dan rekan-rekannya telah mencari jawaban selama bertahun-tahun – terutama untuk pertanyaan yang sangat kontroversial apakah planet berperan dalam aktivitas matahari.

Pergerakan matahari berbentuk roset dapat menghasilkan siklus 193 tahun

Baru-baru ini, para peneliti melihat lebih dekat pada orbit matahari. Matahari tidak berhenti di pusat tata surya: ia melakukan semacam tarian di medan gravitasi bersama dengan planet-planet besar Jupiter dan Saturnus – dengan kecepatan 19,86 tahun. Kita tahu dari bumi bahwa rotasi di orbitnya memicu gerakan kecil di inti cair bumi. Hal serupa terjadi di dalam matahari, tetapi sejauh ini telah diabaikan sehubungan dengan medan magnetnya.

Para peneliti datang dengan ide untuk mentransfer bagian dari momentum sudut orbital matahari ke rotasinya dan dengan demikian mempengaruhi proses dinamo internal yang mengontrol medan surya magnet. Kopling semacam itu akan cukup untuk mengubah kapasitas penyimpanan magnetik Tachocline yang sangat sensitif, area transisi antara berbagai jenis transportasi energi di dalam matahari. “Medan magnet yang terluka kemudian bisa masuk ke permukaan matahari dengan lebih mudah,” kata Stefani.

Para peneliti mengintegrasikan gangguan ritmik takoklin tersebut ke dalam perhitungan model sebelumnya dari dinamo surya yang khas dan dengan demikian mampu mereproduksi beberapa fenomena siklik yang diketahui dari pengamatan. Yang paling menonjol adalah di sebelah Swabia yang berusia 11,07 tahun siklus mereka telah dimodelkan dalam pekerjaan sebelumnya, kekuatan medan magnet sekarang juga berubah pada tingkat 193 tahun – ini bisa menjadi siklus Suess-de-Vries matahari, yang diberikan dari pengamatan menjadi 180 sampai 230 tahun. Secara matematis, 193 tahun menghasilkan apa yang disebut periode ketukan antara siklus 19,86 tahun dan siklus Schwabe ganda, juga dikenal sebagai siklus Hale. Siklus Suess-de-Vries dengan demikian akan menjadi hasil kombinasi dari dua “jam” eksternal: gaya pasang surut planet-planet dan pergerakan matahari di medan gravitasi tata surya.

Planet sebagai metronom

Untuk siklus 11,07 tahun, Stefani dan penelitinya sebelumnya telah menemukan bukti statistik yang kuat bahwa ia harus mengikuti jam eksternal. Mereka menghubungkan “jam” ini dengan kekuatan pasang surut planet Venus, Bumi, dan Jupiter. Efeknya paling besar ketika planet-planet sejajar: konstelasi yang terjadi setiap 11,07 tahun. Seperti siklus 193 tahun, efek fisik yang sensitif juga menentukan di sini untuk memicu efek yang cukup dari gaya pasang surut planet yang lemah pada dinamo matahari.

Setelah skeptisisme awal tentang hipotesis planet, Stefani sekarang mengasumsikan bahwa hubungan ini tidak disengaja. “Jika matahari mempermainkan kita di sini, itu akan dengan kesempurnaan yang luar biasa. Faktanya, hasil saat ini juga secara retrospektif mengkonfirmasi bahwa siklus 11 tahun harus menjadi proses yang dibatasi waktu. Jika tidak, terjadinya periode mengepak secara matematis tidak mungkin.

Hancur ke dalam kekacauan: 1000-2000 tahun runtuh tidak dapat diprediksi lebih tepat

Selain siklus aktivitas yang agak lebih pendek, matahari juga menunjukkan tren jangka panjang di milenium. Ini ditandai dengan penurunan aktivitas yang terus-menerus, yang disebut “minima”, seperti “Maunder minimum” terbaru, yang terjadi antara tahun 1645 dan 1715 selama “Zaman Es Kecil”. Melalui analisis statistik dari minimum yang diamati, para peneliti dapat menunjukkan bahwa ini bukan proses siklus, tetapi kemunculannya mengikuti proses acak matematis pada interval sekitar satu hingga dua ribu tahun.

Untuk memverifikasi ini dalam sebuah model, para peneliti memperluas simulasi dinamo surya mereka ke periode yang lebih lama yaitu 30.000 tahun. Faktanya, selain siklus yang lebih pendek, ada penurunan aktivitas magnetik yang tidak teratur dan tiba-tiba setiap 1.000 hingga 2.000 tahun. “Dalam simulasi kami, kami melihat bagaimana asimetri utara-selatan terbentuk, yang pada titik tertentu menjadi terlalu kuat dan keluar dari langkah sampai semuanya runtuh. Sistem mengarah ke kekacauan dan kemudian membutuhkan beberapa saat untuk kembali sinkron, ”kata Stefani. Namun, hasil ini juga berarti bahwa prediksi jangka panjang aktivitas matahari – misalnya untuk menentukan pengaruhnya terhadap perkembangan iklim – hampir tidak mungkin.

Disediakan oleh Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf